EP1370597B1 - Verfahren zur herstellung von polyurethan-weichschaumstoffen - Google Patents

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EP1370597B1
EP1370597B1 EP02719953A EP02719953A EP1370597B1 EP 1370597 B1 EP1370597 B1 EP 1370597B1 EP 02719953 A EP02719953 A EP 02719953A EP 02719953 A EP02719953 A EP 02719953A EP 1370597 B1 EP1370597 B1 EP 1370597B1
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EP
European Patent Office
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meth
process according
acrylate
acrylates
polyisocyanates
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EP02719953A
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English (en)
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EP1370597A1 (de
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Bernd Bruchmann
Horst Binder
Heinz-Dieter Lutter
Michael KÜBLER
Pamela Hoolt
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62—Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • C08G18/6216—Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids or of derivatives thereof
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    • C08G18/6225—Polymers of esters of acrylic or methacrylic acid
    • C08G18/6229—Polymers of hydroxy groups containing esters of acrylic or methacrylic acid with aliphatic polyalcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0083—Foam properties prepared using water as the sole blowing agent

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of flexible polyurethane foams by reacting polyisocyanates with compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms.
  • Polyurethane foams have long been known and widely described in the literature. They are usually prepared by reacting isocyanates with compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms.
  • the isocyanates used are usually aromatic di- and polyisocyanates, with isomers of toluene diisocyanate (TDI), isomers of diphenylmethane diisocyanate (MDI) and mixtures of diphenylmethane diisocyanate and polymethylene polyphenylene polyisocyanates (crude MDI) having the greatest industrial significance.
  • TDI toluene diisocyanate
  • MDI diphenylmethane diisocyanate
  • CAde MDI polymethylene polyphenylene polyisocyanates
  • filler-containing polyols can be prepared, for example, by in situ polymerization of ethylenically unsaturated monomers, preferably styrene and / or acrylonitrile, in polyether alcohols (graft polyols).
  • the polymer-modified polyether alcohols also include polyurea-containing polyether alcohols (PHD polyols), which are preferably prepared by reacting amines with isocyanates in polyols.
  • PPD polyols polyurea-containing polyether alcohols
  • PIPA polyols solids-containing polyether alcohols based on polyisocyanate polyaddition with alkanolamines
  • US-A-3,284,415 describes the preparation of polyurethanes, in particular cellular and foamed polyurethanes, by reacting diisocyanates or polyisocyanates with compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms, wherein as compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms copolymers of ethylene and 4 to 35 wt.% Alkylacrylaten and or hydroxyalkyl acrylates. These ethylene-acrylate copolymers are used as the sole polyol component.
  • the diisocyanates used are in particular aromatic di- and polyisocyanates, such as tolylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate or diphenylmethane diisocyanate oligomers.
  • aromatic di- and polyisocyanates such as tolylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate or diphenylmethane diisocyanate oligomers.
  • the use of the polyethylene acrylates has improved the mechanical properties of the polyurethanes, in particular the elasticity and the impact resistance at low temperatures, as well as the water resistance of the polyurethanes.
  • DE-C-22 45 710 are described at room temperature, ethylenically unsaturated vinyl chloride copolymers which can be used as flame retardants in rigid polyurethane foams. However, no influence of the copolymers on the mechanical properties of the foams is mentioned.
  • the object of the present invention was to provide polyurethane foams having a density of less than 100 g / l, which should have good mechanical properties, in particular hardness, elongation and tensile strength, and which can be produced using starting materials customary in polyurethane chemistry, whereby it is possible to dispense with the use of filler-containing polyols.
  • the object can be achieved according to the invention by producing flexible polyurethane foams by reacting di- and / or polyisocyanates with compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms, the compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms at least one polyacrylate polyol having a number average molecular weight of at most 12000 g / mol, prepared by polymerization of hydroxy-functionalized (meth) acrylates or by copolymerization of hydroxy-functionalized (meth) acrylates with non-hydroxy-functional, olefinic double bonds containing monomers selected from the group containing propene, butene, isobutene, diisobutene, acrylonitrile, acrylamide, acrolein , Styrene, methylstyrene, divinylbenzene, maleic anhydride, vinyl esters of carboxylic acids or unsaturated carboxylic acids, such as maleic acid, fumaric acid or crot
  • Acrylate polyols used are low molecular weight acrylate polyols, ie those whose number average molecular weight is at most 12,000 g / mol, preferably not more than 8,000 g / mol, more preferably not more than 6000 g / mol and not more than 400 g / mol.
  • the terms "acrylate polyols” and “polyacrylate polyols” are used interchangeably.
  • the acrylate polyols used according to the invention are prepared by polymerization of hydroxy-functionalized (meth) acrylates, preferably by copolymerization of hydroxy-functionalized (meth) acrylates with non-hydroxyl-functional (meth) acrylates.
  • acrylate monomers can also be obtained by copolymerization of said acrylate monomers with other aliphatic or aromatic, ethylenically unsaturated monomers selected from the group comprising propene, butene, isobutene, diisobutene, acrylonitrile, acrylamide, acrolein, styrene, methylstyrene, divinylbenzene, maleic anhydride, vinyl esters of carboxylic acids or unsaturated carboxylic acids, such as maleic acid, fumaric acid or crotonic acid or derivatives thereof.
  • ethylenically unsaturated monomers selected from the group comprising propene, butene, isobutene, diisobutene, acrylonitrile, acrylamide, acrolein, styrene, methylstyrene, divinylbenzene, maleic anhydride, vinyl esters of carboxylic acids or unsaturated carboxylic acids,
  • Such copolymerizations can be carried out in continuously or batchwise operated reactors, for example boilers, ring-gap reactors, Taylor reactors, extruders or tubular reactors.
  • the acrylate polyols used according to the invention is polymerized at temperatures above 1605C in the absence of Polymerisationsreglem and with the lowest possible initiator concentrations.
  • the process control is preferably chosen so that at the end of the reaction acrylate polyols having average molecular weights (Mn) of not more than about 12000 g / mol are present.
  • halogen-free monomers are used in the preparation of the acrylate polyols used in the invention.
  • the acrylate polyols used in the present invention are prepared by the polymerization of C1 to C8 hydroxyalkyl (meth) acrylates, e.g. Hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate.
  • C1 to C8 hydroxyalkyl (meth) acrylates e.g. Hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate.
  • Suitable acrylic monomers without OH groups which may optionally be used as comonomers are in particular aliphatic, olefinic double bonds containing monomers of different chemical structure into consideration, such as alkenes having 2 to 6 carbon atoms, such as propene, butene, isobutene or acrylonitrile, acrylamide, Acrolein, maleic anhydride, vinyl esters of carboxylic acids or unsaturated carboxylic acids, such as maleic acid, fumaric acid or crotonic acid or their derivatives, and particularly preferably alkyl (meth) acrylates having C1 to C10 alkyl groups, for example n-hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth ) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, ethylhexyl (me
  • the acrylate polyols used according to the invention are preferably prepared by copolymerization of C1- to C8-hydroxyalkyl (meth) acrylates with the non-OH-functional (meth) acrylic monomers described above, the combination of different hydroxyalkyl (meth) acrylates with the non-functional (meth) acrylates is possible.
  • the OH group-containing monomers are preferably used in concentrations of from 5 to 95 mol%, particularly preferably from 10 to 80 mol%.
  • the acrylate polyols are prepared by copolymerization of C1 to C8 hydroxyalkyl (meth) acrylates with alkyl (meth) acrylates having C1 to C10 alkyl groups.
  • the number-average molar masses (Mn) of the acrylate polyols used according to the invention are particularly preferably at a maximum of 6000 g / mol, the average OH functionalities between 2 and 20 and the OH numbers between 100 and 500 mg KOH / g.
  • Mn number-average molar masses
  • the acrylate polyols are too viscous or solid and therefore difficult to process in polyurethane systems.
  • the polyurethanes thus produced have insufficient mechanical properties due to the very high crosslinking.
  • the polyacrylate alcohols are preferably added in an amount of 0.1-50, preferably 0.5-40 and particularly preferably 1-30, parts by weight, based on 100 parts by weight of the compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b). Above these limits, the degree of cross-linking increases drastically and the flexible foams lose their typical elastic properties.
  • Suitable compounds having at least two active hydrogen atoms b) which can be used together with the acrylate polyols used according to the invention are, in particular, polyester alcohols and preferably polyether alcohols having an average functionality of 2 to 8, in particular 2 to 6, preferably 2 to 4 and one middle one Molecular weight in the range of 400 to 10,000 g / mol, preferably 1000 to 8000 g / mol, into account.
  • the polyether alcohols can be prepared by known processes, usually by catalytic addition of alkylene oxides, in particular ethylene oxide and / or propylene oxide, to H-functional starter substances, or by condensation of tetrahydrofuran become.
  • polyhydric alcohols and / or amines are used as H-functional starter substances.
  • Preferably used amines are aliphatic amines having up to 10 carbon atoms, for example, ethylenediamine, diethylenetriamine, propylenediamine, and amino alcohols, such as ethanolamine or diethanolamine.
  • alkylene oxides preference is given to using ethylene oxide and / or propylene oxide, with polyether alcohols which are used for the production of flexible polyurethane foams frequently being attached to the chain end by an ethylene oxide block.
  • catalysts in the addition of the alkylene oxides in particular basic compounds are used, in which case the potassium hydroxide has the greatest technical importance. If the content of unsaturated constituents in the polyether alcohols should be low, multimetal cyanide compounds, so-called DMC catalysts, can also be used as catalysts.
  • difunctional and / or trifunctional polyether alcohols which have primary hydroxyl groups, in particular those having an ethylene oxide block at the chain end or those which are based only on ethylene oxide.
  • the compounds having at least two active hydrogen atoms also include the chain extenders and crosslinkers which may optionally be included.
  • chain extenders and crosslinkers preference is given to using 2- and 3-functional alcohols having molecular weights below 400 g / mol, in particular in the range from 60 to 150 g / mol. Examples are ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, glycerol or trimethylolpropane.
  • crosslinking agents and diamines can be used. If chain extenders and crosslinking agents are used, their amount is preferably up to 5% by weight, based on the weight of the compounds having at least two active hydrogen atoms.
  • polyisocyanates the customary and known aromatic di- and polyisocyanates can be used.
  • aromatic di- or polyisocyanates are 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI), 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4'-diphenylmethane diisocyanate (2,4'-MDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (4,4'-MDI) , Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate, as prepared by condensation of aniline and formaldehyde and subsequent phosgenation (polymer-MDI), p-phenylene diisocyanate, tolidine diisocyanate, xylylene diisocyanate or 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI).
  • polymer-MDI Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate
  • p-phenylene diisocyanate tolidine diiso
  • oligo- or polyisocyanates are prepared from said di- or polyisocyanates or mixtures thereof by linking by means of urethane, allophanate, urea, biuret, uretdione, amide, isocyanurate, carbodiimide, uretonimine, oxadiazinetrione or Produce iminooxadiazinedione structures.
  • urethane, allophanate, carbodiimide, uretonimine, biuret or isocyanurate group-containing polymers of TDI or MDI are used.
  • the customary and known polyurethane-forming catalysts are used, for example organic tin compounds, such as tin diacetate, tin dioctoate, dibutyltin dilaurate, and / or strongly basic amines, such as diazabicyclooctane, diazabicyclononane, diazabicycloundecane, triethylamine, pentamethyldiethylenetriamine, tetramethyldiaminoethyl ether, Imidazoles or preferably triethylenediamine or bis (N, N-dimethylaminoethyl) ether.
  • the catalysts are preferably used in an amount of 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.05 to 5 wt .-%.
  • blowing agent for the production of the polyurethane foams water is preferably used, which reacts with the isocyanate groups to release carbon dioxide.
  • Physically acting blowing agents for example carbon dioxide, hydrocarbons, such as n-, iso- or cyclopentane, cyclohexane or halogenated hydrocarbons, such as tetrafluoroethane, pentafluoropropane, heptafluoropropane, pentafluorobutane, hexafluorobutane or dichloromonofluoroethane, may also be used together with or instead of water.
  • the amount of physical blowing agent is preferably in the range between 1 to 15 wt .-%, in particular 1 to 10 wt .-%, the amount of water preferably in the range between 0.5 to 10 wt .-%, in particular 1 to 5 wt .-%.
  • auxiliaries and / or additives for example, surface-active substances, foam stabilizers, cell regulators, external and internal release agents, fillers, flame retardants, pigments, anti-hydrolysis agents as well as fungistatic and bacteriostatic substances are used.
  • polyurethane foams In the industrial production of polyurethane foams, it is customary to combine the compounds having at least two active hydrogen atoms b) and the other starting materials and auxiliaries and / or additives before the reaction to a so-called polyol component.
  • the organic polyisocyanates a) are reacted with the compounds having at least two active hydrogen atoms b) and the abovementioned blowing agents, catalysts and auxiliaries and / or additives (polyol component), the acrylate polyols used according to the invention preferably being added to the polyol component become.
  • isocyanate and polyol components are brought together in such an amount that the equivalence ratio of isocyanate groups to the sum of the active hydrogen atoms is 0.6: 1 to 1: 1.4, preferably 0.7: 1 to 1: 1, 2.
  • the polyurethane foams are preferably produced by the one-shot process, for example by means of high-pressure or low-pressure technology.
  • the foams can be made in open or closed metallic molds or by continuously applying the reaction mixture to belt lines to produce foam blocks.
  • a polyol and an isocyanate component are produced and foamed.
  • the components are preferably mixed at a temperature in the range between 15 to 120 ° C, preferably 20 to 80 ° C and in the mold or on the strip line brought.
  • the temperature in the mold is usually in the range between 15 and 120 ° C, preferably between 30 and 80 ° C. If acrylate polyols having a viscosity above 10000 mPas, measured at 23 ° C., are used, it is advantageous to predilute the acrylate with a low-viscosity OH component of the polyol mixture at about 50 ° C. and only then to add the polyol mixture.
  • the acrylate polyols used in accordance with the invention allow the production of flexible and viscoelastic flexible foams having densities below 100 g / l and excellent mechanical properties, e.g. a very good elongation, tensile strength and hardness without being dependent on the use of Filler polyols, which have the above-mentioned disadvantages.
  • Table 1 shows examples of polyacrylate polyols which can be used to prepare the foams of the invention.
  • Table 1 Examples of polyacrylate polyols Polyacrylate no. Composition of monomers (mol%) Number average molar mass (g / mol) Polydispersity (M w / M n ) OH number (mg KOH / g) 1 HEMA / BA 1719 1.63 299 75: 25 2 HEA / BA 1889 4.79 121 25:75 3 HEA / BA 1751 2.15 241 50: 50 4 HEA / BA 2160 2.22 241 50: 50 5 HEA / BA / HDDA 1476 4.46 241 50: 47: 3 6 HEA / EHA / HDDA 1289 2.52 241 50: 47: 3 HEMA: 2-hydroxyethyl methacrylate BA: n-butyl acrylate HEA: 2-hydroxyethyl acrylate HDDA: hexanediol diacrylate EHA
  • the polyol components were first prepared. These polyol components and also in Tables 2 and 3 Quantities of the isocyanate component indicated in parts by weight were combined, homogenized with a stirrer and placed in an upwardly open mold of 40 ⁇ 40 ⁇ 40 cm heated to 60 ° C. The resulting foams were cured at room temperature (23 ° C) for 24 h and then measured.
  • Table 2 Examples of the use of acrylate polyols in highly elastic MDI foam formulations example 1 (comparison) 2 3 4 5 6 7 Polyol Component Lupranol® ® 2091 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 Polyacrylate No. 2 (Tab: 1) 5 10 15 Polyacrylate No. 4 (Tab.
  • acrylate polyols significantly improves the tensile strength and compression hardness of the foams.
  • Table 3 Examples of the use of acrylate polyols in TDI foam formulations example 8 (comparison) 9 10 11 12 13 14 15 16 Polyol Component Lupranol® ® 4700 25 Lupranol® ® 2080 75 100 100 100 100 100 100 90 100 Lupranol® ® 2047 10 Polyacrylate No. 2 (Tab. 1) 5 10 15 20 Polyacrylate No. 4 (Tab.
  • the inventive foams In comparison with a standard system formulated with filler polyol (Example 8), the inventive foams have improved tensile strengths and elongations at comparable densities. The compression hardness of the foams is at a comparably high level.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Weichschaumstoffen durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen.
  • Polyurethan-Schaumstoffe sind seit langem bekannt und vielfach in der Literatur beschrieben. Ihre Herstellung erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von Isocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen. Als Isocyanate werden zumeist aromatische Di- und Polyisocyanate verwendet, wobei Isomere des Toluylendiisocyanats (TDI), Isomere des Diphenylmethandiisocyanats (MDI) sowie Mischungen aus Diphenylmethandiisocyanat und Polymethylen-polyphenylen-polyisocyanaten (Roh-MDI) die größte technische Bedeutung haben.
  • Bei niederdichten Polyurethan-Weichschaumstoffen, insbesondere solchen mit einer Dichte von unter 100 g/l, vorzugsweise unter 80 g/l, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 25 und 80 g/l, ist es oft schwierig, die Härte des Schaumes in ein vom Markt gewünschtes Niveau zu bringen. Man behilft sich zur Zeit damit, daß man der Polyolkomponente polymermodifizierte Polyole zusetzt. Derartige Füllstoff enthaltende Polyole (Filler-Polyole) können beispielsweise durch in-situ Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren, vorzugsweise Styrol und/oder Acrylnitril, in Polyetheralkoholen hergestellt werden (Graft-Polyole). Zu den polymermodifizierten Polyetheralkoholen gehören auch Polyharnstoffdispersionen enthaltende Polyetheralkohole (PHD-Polyole), die vorzugsweise durch Umsetzung von Aminen mit Isocyanaten in Polyolen hergestellt werden. Weiterhin sind die feststoffhaltigen Polyole auf Basis von Polyisocyanat-Polyaddition mit Alkanolaminen, sogenannte PIPA-Polyole, zu nennen. Eine Übersicht zu den füllstoffhaltigen Polyolen gibt das Kapitel "Rohstoffe" im Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane, herausgegeben von Günter Oertel, Carl-Hanser-Verlag, München, 3. Auflage 1993, sowie die DE 195 08 079 und die DE 197 25 020 .
  • Diese Feststoff- bzw. Füllstoff-haltigen Polyole haben jedoch wesentliche Nachteile. Zum einen verursachen die Feststoffpartikel Probleme, da sie entweder bei Lagerung sedimentieren oder Filter der Polyolförderpumpen während der Produktion der PU-Schäume verstopfen, zum anderen sind die Polyole wenig reaktiv und erfordem spezielle Katalysatoren bei der Schaumherstellung.
  • US-A-3,284,415 beschreibt die Herstellung von Polyurethanen, insbesondere zelligen und geschäumten Polyurethanen, durch Umsetzung von Diisocyanaten oder Polyisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen, wobei als Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen Copolymere aus Ethylen und 4 bis 35 Gew.% Alkylacrylaten und / oder Hydroxyalkylacrylaten verwendet werden. Diese Ethylen-Acrylat-Copolymere werden als alleinige Polyolkomponente verwendet. Als Diisocyanate werden insbesondere aromatische Di- und Polyisocyanate, wie Toluylendiisocyanat, Phenylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat oder Diphenylmethandiisocyanat-Oligomere eingesetzt. Durch die Verwendung der Polyethylenacrylate wurden die mechanischen Eigenschaften der Polyurethane, insbesondere die Elastizität und die Schlagfestigkeit bei tiefen Temperaturen, sowie die Wasserbeständigkeit der Polyurethane verbessert.
  • In DE-C-22 45 710 werden bei Raumtemperatur flüssige, ethylenisch ungesättigte Vinylchlorid-Copolymerisate beschrieben, die als Flammschutzmittel in Polyurethan-Hartschäumen eingesetzt werden können. Es wird jedoch kein Einfluß der Copolymerisate auf die mechanischen Eigenschaften der Schaumstoffe erwähnt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Polyurethan-Schaumstoffe mit einer Dichte von unter 100 g/l bereitzustellen, die gute mechanische Eigenschaften, insbesondere Härte, Dehnung und Zugfestigkeit, aufweisen sollen, und die unter Verwendung von in der Polyurethanchemie üblichen Ausgangsstoffen hergestellt werden können, wobei auf den Einsatz von füllstoffhaltigen Polyolen verzichtet werden kann.
  • Die Aufgabe konnte erfindungsgemäß gelöst werden durch Herstellung von Polyurethan-Weichschaumstoffen durch Umsetzung von Di- und/oder Polyisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanaten reaktiven Wasserstoffatomen, wobei die Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanaten reaktiven Wasserstoffatomen mindestens ein Polyacrylatpolyol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von maximal 12000 g/mol, hergestellt durch Polymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten oder durch Copolymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten mit nicht hydroxyfunktionellen, olefinische Doppelbindungen enthaltenden Monomeren ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Propen, Buten, Isobuten, Diisobuten, Acrylnitril, Acrylamid, Acrolein, Styrol, Methylstyrol, Divinylbenzol, Maleinsäureanhydrid, Vinylester von Carbonsäuren oder ungesättigten Carbonsäuren, wie zum Beispiel Maleinsäure, Fumarsäure oder Crotonsäure oder deren Derivaten und nicht hydroxylfunktionelle (Meth)acrylate enthalten.
  • Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Weichschaumstoffen durch Umsetzung von
    1. a) Polyisocyanaten mit
    2. b) Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Polyisocyanate a) aromatische Di- und/oder Polyisocyanate sind und die Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b) mindestens ein Acrylatpolyol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von maximal 12000 g/mol, hergestellt durch Polymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten oder durch Copolymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten mit nicht hydroxyfunktionellen, olefinische Doppelbindungen enthaltenden Monomeren ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Propen, Buten, Isobuten, Diisobuten Acrylnitril, Acrylamid, Acrolein, Styrol, Methylstyrol, Divinylbenzol, Maleinsäureanhydrid, Vinylester von Carbonsäuren oder ungesättigten Carbonsäuren, wie zum Beispiel Maleinsäure, Fumarsäure oder Crotonsäure oder deren Derivaten und nicht hydroxylfunktionelle (Meth)acrylate enthalten.
  • Gegenstand der Erfindung sind weiterhin Polyurethanweichschaumstoffe, herstellbar durch Umsetzung von
    • a) Polyisocyanaten mit
    • b) Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Polyisocyanate a) aromatische Di- und/oder Polyisocyanate sind und die Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b) mindestens ein Acrylatpolyol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von maximal 12000 g/mol, hergestellt durch Polymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten oder durch Copolymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten mit nicht hydroxyfunktionellen, olefinische Doppelbindungen enthaltenden Monomeren ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Propen, Buten, Isobuten, Düsobuten, Acrylnitril, Acrylamid, Acrolein, Styrol, Methylstyrol, Divinylbenzol, Maleinsäureanhydrid, Vinylester von Carbonsäuren oder ungesättigten Carbonsäuren, wie zum Beispiel Maleinsäure, Fumarsäure oder Crotonsäure oder deren Derivaten und nicht hydroxylfunktionelle (Meth)acrylate enthalten.
  • Als Acrylatpolyole werden niedermolekulare Acrylatpolyole eingesetzt, das heißt solche, deren zahlenmittleres Molekulargewicht maximal 12000 g/mol, vorzugsweise maximal 8000 g/mol, besonders bevorzugt maximal 6000 g/mol und minimal 400 g/mol beträgt. Im folgenden werden die Bezeichnungen "Acrylatpolyole" und "Polyacrylatpolyole" synonym verwendet.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten Acrylatpolyole werden durch Polymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten, bevorzugt durch Copolymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten mit nicht hydroxylfunktionellen (Meth)acrylaten hergestellt. Weiterhin können sie auch durch Copolymerisation der genannten Acrylat-Monomeren mit anderen aliphatischen oder aromatischen, ethylenisch ungesättigten Monomeren, ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Propen, Buten, Isobuten, Diisobuten, Acrylnitril, Acrylamid, Acrolein, Styrol, Methylstyrol, Divinylbenzol, Maleinsäureanhydrid, Vinylester von Carbonsäuren oder ungesättigten Carbonsäuren, wie zum Beispiel Maleinsäure, Fumarsäure oder Crotonsäure oder deren Derivaten, hergestellt werden.
  • Derartige Copolymerisationen können in kontinuierlich oder diskontinuierlich betriebenen Reaktoren, beispielsweise Kesseln, Ringspaltreaktoren, Taylorreaktoren, Extrudern oder Rohrreaktoren, durchgerührt werden.
  • Bevorzugt werden Reaktionsbedingungen gewählt, die zu Polymeren mit geringen Verunreinigungen führen. So wird bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Acrylatpolyole vorzugsweise ohne die Verwendung von Polymerisationsreglem gearbeitet.
  • Vorzugsweise wird bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Acrylatpolyole bei Temperaturen oberhalb 1605C in Abwesenheit von Polymerisationsreglem und mit möglichst geringen Initiatorkonzentrationen polymerisiert. Die Prozessführung wird vorzugsweise so gewählt, dass am Ende der Umsetzung Acrylatpolyole mit mittleren Molmassen (Mn) von maximal etwa 12000 g/mol vorliegen.
  • Bevorzugt geeignet sind Homopolymerisate aus Hydroxyalkyl(meth)- acrylaten oder Copolymerisate aus Hydroxyalkyl(meth)acrylaten mit nicht hydroxylfunktionellen (meth)acrylischen Monomeren. Insbesondere werden bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Acrylatpolyole halogenfreie Monomere eingesetzt.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten Acrylatpolyole werden insbesondere hergestellt durch Polymerisation von C1-bis C8-Hydroxyalkyl- (meth)acrylaten, wie z.B. Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat, Hydroxybutyl(meth)acrylat.
  • Als acrylische Monomere ohne OH-Gruppen, die gegebenenfalls als Comonomere eingesetzt werden können, kommen insbesondere aliphatische, olefinische Doppelbindungen enthaltende Monomere unterschiedlichster chemischer Struktur in Betracht, wie beispielsweise Alkene mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Propen, Buten, Isobuten oder Acrylnitril, Acrylamid, Acrolein, Maleinsäureanhydrid, Vinylester von Carbonsäuren oder ungesättigten Carbonsäuren, wie zum Beispiel Maleinsäure, Fumarsäure oder Crotonsäure oder deren Derivate, und besonders bevorzugt Alkyl- (meth)acrylate mit C1 bis C10 Alkylgruppen, beispielsweise n-Hexyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)- acrylat, Propyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)-acrylat, Methyl(meth)- acrylat, Ethylhexyl(meth)acrylat und/oder Hexandioldi(meth)-acrylat. Die genannten Monomere können einzeln oder in beliebigen Mischungen untereinander eingesetzt werden.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten Acrylatpolyole werden vorzugsweise durch Copolymerisation von C1-bis C8-Hydroxyalkyl(meth)-acrylaten mit den oben beschriebenen nicht OH-funktionellen (meth)acrylischen Monomeren hergestellt, wobei die Kombination unterschiedlicher Hydroxyalkyl(meth)acrylate mit den nichtfunktionellen (Meth)acrylaten beliebig möglich ist. Vorzugsweise werden die OH-Gruppen enthaltenden Monomere in Konzentrationen von 5 bis 95 mol%, besonders bevorzugt von 10 bis 80 mol% eingesetzt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Acrylatpolyole durch Copolymerisation von C1-bis C8-Hydroxyalkyl(meth)acrylaten mit Alkyl(meth)acrylaten mit C1-bis C10 Alkylgruppen hergestellt.
  • Die zahlenmittleren Molmassen (Mn) der erfindungsgemäß verwendeten Acrylatpolyole liegen besonders bevorzugt bei maximal 6000 g/mol, die mittleren OH-Funktionalitäten zwischen 2 und 20 und die OH-Zahlen zwischen 100 und 500 mg KOH/g. Bei höheren Molekulargewichten und höheren Funktionalitäten sind die Acrylatpolyole zu hochviskos oder fest und lassen sich daher nur schwer in Polyurethansystemen verarbeiten. Außerdem haben die so hergestellten Polyurethane auf Grund der sehr hohen Vernetzung unzureichende mechanische Eigenschaften.
  • Die Polyacrylatalkohole werden vorzugsweise in einer Menge von 0.1 - 50, vorzugsweise 0.5 - 40 und besonders bevorzugt von 1 - 30 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b) zugesetzt. Oberhalb dieser Grenzen steigt der Grad der Vernetzung drastisch an und die Weichschäume verlieren ihre typischen elastischen Eigenschaften.
  • Als Verbindung mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen b), die zusammen mit den erfindungsgemäß verwendeten Acrylatpolyolen eingesetzt werden können, kommen insbesondere Polyesteralkohole und vorzugsweise Polyetheralkohole mit einer mittleren Funktionalität von 2 bis 8, insbesondere von 2 bis 6, vorzugsweise von 2 bis 4 und einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 10000 g/mol, vorzugsweise 1000 bis 8000 g/mol, in Betracht.
  • Die Polyetheralkohole können nach bekannten Verfahren, zumeist durch katalytische Anlagerung von Alkylenoxiden, insbesondere Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, an H-funktionelle Startsubstanzen, oder durch Kondensation von Tetrahydrofuran, hergestellt werden. Als H-funktionelle Startsubstanzen kommen insbesondere mehrfunktionelle Alkohole und/oder Amine zum Einsatz. Bevorzugt eingesetzt werden Wasser, zweiwertige Alkohole, beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol, oder Butandiole, dreiwertige Alkohole, beispielsweise Glycerin oder Trimethylolpropan, sowie höherwertige Alkohole, wie Pentaerythrit, Zuckeralkohole, beispielsweise Sucrose, Glucose oder Sorbit. Bevorzugt eingesetzte Amine sind aliphatische Amine mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Ethylendiamin, Diethylentriamin, Propylendiamin, sowie Aminoalkohole, wie Ethanolamin oder Diethanolamin. Als Alkylenoxide werden vorzugsweise Ethylenoxid und/oder Propylenoxid eingesetzt, wobei bei Polyetheralkoholen, die für die Herstellung von Polyurethan-Weichschäumen verwendet werden, häufig am Kettenende ein Ethylenoxidblock angelagert wird. Als Katalysatoren bei der Anlagerung der Alkylenoxide kommen insbesondere basische Verbindungen zum Einsatz, wobei hier das Kaliumhydroxid die größte technische Bedeutung hat. Wenn der Gehalt an ungesättigten Bestandteilen in den Polyetheralkoholen gering sein soll, können als Katalysatoren auch Multimetallcyanidverbindungen, sogenannte DMC-Katalysatoren, eingesetzt werden.
  • Zur Herstellung von Weichschäumen und Integralschäumen werden insbesondere zwei- und/oder dreifunktionelle Polyetheralkohole eingesetzt.
  • Bevorzugt werden zur Herstellung von Weichschaumstoffen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei- und/oder dreifunktionelle Polyetheralkohole eingesetzt, die primäre Hydroxylgruppen aufweisen, insbesondere solche mit einem Ethylenoxidblock am Kettenende oder solche, die nur auf Ethylenoxid basieren.
  • Zu den Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen gehören auch die Kettenverlängerungs- und Vernetzungsmittel, die gegebenenfalls mitverwendet werden können. Als Kettenverlängerungs- und Vernetzungsmittel werden vorzugsweise 2- und 3-funktionelle Alkohole mit Molekulargewichten unter 400 g/mol, insbesondere im Bereich von 60 bis 150 g/mol, verwendet. Beispiele sind Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Butandiol-1,4, Glycerin oder Trimethylolpropan. Als Vernetzungsmittel können auch Diamine eingesetzt werden. Falls Kettenverlängerungs-und Vernetzungsmittel eingesetzt werden, beträgt deren Menge vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen.
  • Als Polyisocyanate können die üblichen und bekannten aromatischen Di- und Polyisocyanate eingesetzt werden. Beispiele für aromatische Di- oder Polyisocyanate sind 2,4-Toluylendiisocyanat (2,4-TDI), 2,6-Toluylendiisocyanat (2,6-TDI), 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat (2,4'-MDI), 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (4,4'-MDI), Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate, wie sie durch Kondensation von Anilin und Formaldehyd und anschliessende Phosgenierung hergestellt werden (Polymer-MDI), p-Phenylendiisocyanat, Tolidindiisocyanat, Xylylendiisocyanat oder 1,5-Naphthylendiisocyanat (NDI).
  • Vorzugsweise werden gemeinsam mit oder an Stelle dieser monomeren Isocyanate oder deren Gemischen daraus hergestellte Oligo- oder Polyisocyanate, sogenannte Prepolymere, insbesondere auf Basis von TDI und MDI, eingesetzt. Diese Oligo- oder Polyisocyanate lassen sich aus den genannten Di- oder Polyisocyanaten oder deren Mischungen durch Verknüpfung mittels Urethan-, Allophanat-, Harnstoff-, Biuret-, Uretdion-, Amid-, Isocyanurat-, Carbodiimid-, Uretonimin-, Oxadiazintrion- oder Iminooxadiazindion-Strukturen herstellen. Vorzugsweise werden hier Urethan-, Allophanat-, Carbodiimid-, Uretonimin-, Biuret- oder Isocyanuratgruppen aufweisende Polymere aus TDI oder MDI verwendet.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können weitere Einsatzstoffe, insbesondere Katalysatoren, Treibmittel sowie Hilfs- und/oder Zusatzstoffe mitverwendet werden, zu denen im einzelnen folgendes zu sagen ist:
  • Als Katalysatoren für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Schaumstoffe werden die üblichen und bekannten Polyurethanbildungskatalysatoren eingesetzt, beispielsweise organische Zinnverbindungen, wie Zinndiacetat, Zinndioctoat, Dibutylzinn-dilaurat, und/oder stark basische Amine wie Diazabicyclooctan, Diazabicyclononan, Diazabicycloundecan, Triethylamin, Pentamethyldiethylentriamin, Tetramethyldiaminoethylether, Imidazole oder vorzugsweise Triethylendiamin oder Bis(N,N-Dimethylaminoethyl)ether. Die Katalysatoren werden vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 5 Gew.-%, eingesetzt.
  • Als Treibmittel zur Herstellung der Polyurethan-Schaumstoffe wird bevorzugt Wasser eingesetzt, das mit den Isocyanatgruppen unter Freisetzung von Kohlendioxid reagiert. Gemeinsam mit oder an Stelle von Wasser können auch physikalisch wirkende Treibmittel, beispielsweise Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffe, wie n-, iso-oder Cyclopentan, Cyclohexan oder halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Tetrafluorethan, Pentafluorpropan, Heptafluorpropan, Pentafluorbutan, Hexafluorbutan oder Dichlormonofluorethan, eingesetzt werden. Die Menge des physikalischen Treibmittels liegt dabei vorzugsweise im Bereich zwischen 1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 1 bis 10 Gew.-%, die Menge an Wasser vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 bis 10 Gew.-%, insbesondere 1 bis 5 Gew.-%.
  • Als Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe werden beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Schaumstabilisatoren, Zellregler, äußere und innere Trennmittel, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Pigmente, Hydrolyseschutzmittel sowie fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen eingesetzt.
  • Bei der technischen Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen ist es üblich, die Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen b) und die weiteren Einsatzstoffe sowie Hilfs- und/oder Zusatzstoffe vor der Umsetzung zu einer sogenannten Polyolkomponente zu vereinigen.
  • Weitere Angaben über die verwendeten Ausgangsstoffe finden sich beispielsweise im Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane, herausgegeben von Günter Oertel, Carl-Hanser-Verlag, München, 3. Auflage 1993.
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane werden die organischen Polyisocyanate a) mit den Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen b) sowie die genannten Treibmittel, Katalysatoren und Hilfs- und/oder Zusatzstoffe (Polyolkomponente) zur Reaktion gebracht, wobei die erfindungsgemäß verwendeten Acrylatpolyole vorzugsweise der Polyolkomponente zugesetzt werden.
  • Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane werden Isocyanat- und Polyolkomponente in einer solchen Menge zusammengebracht, daß das Äquivalenzverhältnis von Isocyanatgruppen zur Summe der aktiven Wasserstoffatome 0,6 : 1 bis 1 : 1,4, vorzugsweise 0,7 : 1 bis 1 :1,2 beträgt.
  • Die Herstellung der Polyurethan-Schaumstoffe erfolgt vorzugsweise nach dem one-shot-Verfahren, beispielsweise mit Hilfe der Hochdruck- oder Niederdrucktechnik. Die Schaumstoffe können in offenen oder geschlossenen metallischen Formwerkzeugen oder durch das kontinuierliche Auftragen des Reaktionsgemisches auf Bandstraßen zur Erzeugung von Schaumblöcken hergestellt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, nach dem sogenannten Zweikomponentenverfahren zu arbeiten, bei dem, wie oben ausgeführt, eine Polyol- und eine Isocyanatkomponente hergestellt und verschäumt werden. Die Komponenten werden vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich zwischen 15 bis 120°C, vorzugsweise 20 bis 80°C vermischt und in das Formwerkzeug beziehungsweise auf die Bandstraße gebracht. Die Temperatur im Formwerkzeug liegt zumeist im Bereich zwischen 15 und 120°C, vorzugsweise zwischen 30 und 80°C. Werden Acrylatpolyole mit einer Viskosität oberhalb 10000 mPas, gemessen bei 23°C, eingesetzt, ist es vorteilhaft, das Acrylat mit einer niederviskoseren OH-Komponente der Polyolmischung bei etwa 50°C vorzuverdünnen und erst dann der Polyolmischung zuzusetzen.
  • Die erfindungsgemäß eingesetzten Acrylatpolyole erlauben die Herstellung von elastischen und viskoelastischen Weichschaumstoffen mit Raumgewichten unter 100 g/l und hervorragenden mechanischen Eigenschaften, z.B. einer sehr guten Dehnung, Zugfestigkeit und Härte ohne auf den Einsatz von Filler-Polyolen, die die oben genannten Nachteile besitzen, angewiesen zu sein.
  • Die Erfindung soll an nachstehenden Beispielen näher erläutert werden.
  • In Tabelle 1 sind Beispiele für Polyacrylatpolyole dargestellt, die zur Herstellung der erfindungsgemäßem Schaumstoffe eingesetzt werden können. Tabelle 1: Beispiele für Polyacrylatpolyole
    Polyacrylat Nr. Zusammensetzung Monomere (Mol-%) Zahlenmittlere Mol-masse (g/mol) Polydispersität (Mw/Mn) OH-Zahl (mg KOH/g)
    1 HEMA / BA 1719 1,63 299
    75 : 25
    2 HEA / BA 1889 4,79 121
    25 : 75
    3 HEA / BA 1751 2,15 241
    50 : 50
    4 HEA / BA 2160 2,22 241
    50 : 50
    5 HEA / BA / HDDA 1476 4,46 241
    50 : 47 : 3
    6 HEA / EHA / HDDA 1289 2,52 241
    50 : 47 : 3
    HEMA: 2-Hydroxyethylmethacrylat
    BA: n-Butylacrylat
    HEA: 2-Hydroxyethylacrylat
    HDDA: Hexandioldiacrylat
    EHA: 2-Ethylhexylacrylat
  • Aus den in den Tabellen 2 und 3 in Gewichtsteilen angegebenen Verbindungen wurden zunächst die Polyolkomponenten hergestellt. Diese Polyolkomponenten und die ebenfalls in den Tabellen 2 und 3 in Gewichtsteilen angegebenen Mengen der Isocyanatkomponente wurden zusammengegeben, mit einem Rührer homogenisiert und in eine auf 60°C erwärmte, nach oben offene Form mit den Abmessungen 40 x 40 x 40 cm gegeben. Die entstandenen Schaumstoffe wurden bei Raumtemperatur (23°C) über 24 h ausgehärtet und anschliessend vermessen. Tabelle 2: Beispiele für den Einsatz von Acrylatpolyolen in hochelastischen MDI-Schaumstoff-Formulierungen
    Beispiel 1 (Vergleich) 2 3 4 5 6 7
    Polyol-Komponente
    Lupranol® 2091 96 96 96 96 96 96 96
    Lupranol® 2047 4 4 4 4 4 4 4
    Polyacrylat Nr. 2 (Tab: 1) 5 10 15
    Polyacrylat Nr. 4 (Tab. 1) 5 10 15
    Texacat ZF 24 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
    Diethanolamin 100 % 0,24 0,2 4 0,2 4 0,2 4 0,2 4 0,2 4 0,2 4
    DBTL 0,08 0,0 8 0,0 8 0,0 8 0,0 8 0,0 8 0,0 8
    Tegostab® B 8728 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
    Wasser 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6
    Isocyanat-Komponente
    Lupranat® VP 9288 54,2 55, 8 57, 5 59, 1 57, 5 60, 8 64, 1
    Index 97 97 97 97 97 97 97
    Dichte (kg/m3) nach DIN EN ISO 845 49,4 52, 5 55, 4 57, 5 53, 1 56, 2 64, 8
    Zugfestigkeit (kPa) (nach DIN 53571) 57 69 74 81 72 86 101
    Dehnung (%) (nach DIN 53571) 98 98 98 99 86 91 81
    Stauchhärte (kPa) bei 40% (nach DIN EN ISO 3386) 3,7 4,4 4,7 5,4 5,2 6,6 9,5
  • Im Vergleich zu dem Standard-System (Beispiel 1) verbessert die Zugabe von Acrylatpolyolen deutlich die Zugfestigkeit und die Stauchhärte der Schaumstoffe. Tabelle 3: Beispiele für den Einsatz von Acrylatpolyolen in TDI-Schaumstoff-Formulierungen
    Beispiel 8 (Vergleich) 9 10 11 12 13 14 15 16
    Polyol-Komponente
    Lupranol® 4700 25
    Lupranol® 2080 75 100 100 100 100 100 100 90 100
    Lupranol® 2047 10
    Polyacrylat Nr. 2 (Tab. 1) 5 10 15 20
    Polyacrylat Nr. 4 (Tab. 1) 5 10 15 20
    Lupragen N 201 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3
    Lupragen N 206 0,04 0,04 0,04 0,15 0,15 0,04 0,15 0,15 0,15
    Tegostab® B 4900 0,95 0,95 0,95 0,95 0,5 0,95 0,5 0,5 0 0,5
    Kosmos 29 0,24 0,2 4 0,1 0,1 0,0 5 0,2 0,0 2 0,0 5
    Wasser 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9
    Isocyanat-Komponente
    Lupranat® T 80 A 39,8 42,0 43,1 44,1 45,2 43,1 45,2 47,2 49,8
    Index 115 115 115 115 115 115 115 115 115
    Dichte (kg/m3) nach DIN EN ISO 845 32,5 32,6 35,5 34,6 39,0 36,4 36,0 34,5 34,3
    Zugfestigkeit (kPa) (nach DIN 53571) 79 79 79 77 84 85 86 92 69
    Dehnung (%) (nach DIN 53571) 100 117 117 116 117 112 111 91 69
    Stauchhärte (kPa) bei 40% (nach DIN EN ISO 3386) 5,6 4,8 4,5 4,4 4,7 5,6 4,8 5,3 6,2
  • Im Vergleich zu einem mit Filler-Polyol formulierten Standardsystem (Beispiel 8) werden bei den erfindungsgsmäßen Schaumstoffen bei vergleichbaren Dichten verbesserte Zugfestigkeiten und Dehnungen erhalten. Die Stauchhärte der Schäume bewegt sich dabei auf vergleichbar hohem Niveau.
  • Definition der Einsatzstoffe:
    • Lupranol® 2091:
    Polyoxypropylen-polyoxyethylentriol, Hydroxylzahl 28 mg KOH/g
    Lupranol® 2047:
    Polyoxypropylen-polyoxyethylentriol, Hydroxylzahl 42 mg KOH/g
    Lupranol® 2080:
    Polyoxypropylen-polyoxyethylentriol, Hydroxylzahl 48 mg KOH/g
    Lupranol® 4700:
    Graft-Polyetherpolyol, Basis Acrylnitril/Styrol, Hydroxylzahl 29 mg KOH/g, Feststoffgehalt: 40 %, Viskosität 5000 mPas (25 °C)
    Lupranat® T 80:
    Toluylendiisocyanat, Isomerengemisch, NCO-Gehalt = 48 Gew.%
    Lupranat® VP 9288:
    Modifiziertes MDI-Polyisocyanat, NCO-Gehalt = 28 Gew.-%, Viskosität 70 mPas (25°C)
    Lupragen® N 201:
    Diazabicyclooctan, 33%ig in Dipropylenglykol
    Lupragen® N 206:
    Bis(N,N-Dimethylaminoethyl)ether, 70%ig in Dipropylenglykol
    Tegostab® B 8728:
    Stabilisator, Th. Goldschmidt
    Tegostab® B 4900:
    Silikonstabilisator, Th. Goldschmidt
    Kosmos® 29:
    Zinn(II)-octoat, Th. Goldschmidt.
    Texacat® ZF 24:
    Bis(N,N-dimethylaminoethyl)ether, 23%ig in Dipropylen-glykol, Texaco
    DBTL:
    Dibutylzinn-dilaurat.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Weichschaumstoffen mit einer Dichte von unter 100 g/l, durch Umsetzung von
    a) Polyisocyanaten mit
    b) Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Polyisocyanate a) aromatische Di- oder Polyisocyanate sind und die Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b) mindestens ein Acrylatpolyol, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von maximal 12000 g/mol, hergestellt durch Polymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten oder durch Copolymerisation von hydroxyfunktionalisierten (Meth)acrylaten mit nicht hydroxyfunktionellen, olefinische Doppelbindungen enthaltenden Monomeren ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Propen, Buten, Isobuten, Diisobuten, Acrylnitril, Acrylamid, Acrolein, Styrol, Methylstyrol, Divinylbenzol, Maleinsäureanhydrid, Vinylester von Carbonsäuren oder ungesättigten Carbonsäuren, wie zum Beispiel Maleinsäure, Fumarsäure oder Crotonsäure oder deren Derivaten und nicht hydroxylfunktionelle (Meth)acrylate, enthalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylatpolyole ein mittleres Molekulargewicht Mn von maximal 8000 g/mol aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Acrylatpolyole ein mittleres Molekulargewicht Mn von maximal 6000 g/mol aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylatpolyole durch Polymerisation von C1-bis C8-Hydroxyalkyl(meth)acrylaten hergestellt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylatpolyole durch Copolymerisation von C1-bis C8-Hydroxyalkyl(meth)acrylaten mit Alkyl(meth)acrylaten mit C1 bis C10 Alkylgruppen hergestellt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b) mindestens ein Acrylatpolyol und mindestens einen Polyetheralkohol oder Polyesteralkohol enthalten.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Acrylatpolyole in einer Menge von 0.1 - 50 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b), eingesetzt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Acrylatpolyole in einer Menge von 0.5 - 40 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b), eingesetzt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylatpolyole in einer Menge von 1 - 30 Gew-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b), eingesetzt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocyanate a) Toluylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Polyphenylpolymethylenpolyisocyanat, Phenylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Naphthylendiisocyanat, Tolidindiisocyanat, oder Gemische der genannten Isocyanate eingesetzt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyisocyanate a) durch Einbau von Urethan-, Allophanat-, Harnstoff-, Biuret-, Uretdion-, Amid-, Isocyanurat-, Carbodiimid-, Uretonimin-, Oxadiazintrion- oder Iminooxadiazindion-Strukturen modifiziert wurden.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyisocyanate a) durch Einbau von Urethan-, Allophanat-, Uretdion-, Carbodiimid-, Uretonimin-, Biuret- oder Isocyanurat-Strukturen modifiziert wurden.
  13. Polyurethan-Schaumstoff, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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